CN205450779U - 一种智能循迹避障小车 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于智能小车控制技术领域，具体涉及一种智能循迹避障小车，其包括单片机、为系统供电的电源模块、电机驱动模块、红外循迹模块和超声波测距模块，红外循迹模块和超声波测距模块与单片机通信连接，单片机的输入端连接温度补偿模块和用于检测小车当前速度的速度检测模块，单片机的输出端连接电机驱动模块，还包括设置在小车正上方的可旋转模块，超声波测距模块安装在可旋转模块上用于检测障碍物大小，可旋转模块由步进电机驱动，步进电机的输入端与单片机的输出端连接。本实用新型结构简单能够准确测出障碍物距离、障碍物大小从而选择最佳避障路径。

Description

一种智能循迹避障小车

技术领域

本实用新型属于智能小车控制技术领域，具体涉及一种智能循迹避障小车。

背景技术

智能小车，即轮式机器人，是移动机器人的一种，其内容涵盖机械、汽车、电子、自动控制、计算机、传感器等多个科学的知识领域，作为一门新兴的综合技术，可广泛应用于工厂自动料车、固定场地搬运车等技术领域，也可应用于复杂恶劣的工作环境，具有良好的应用前景。现有的智能小车存在以下不足：1、障碍物测距不精确，不能准确测出障碍物大小，从而无法选择最佳避障路径；2、现有的智能小车不能进行远程控制。

实用新型内容

本实用新型新的目的在于提供一种结构简单、能够准确测出障碍物距离以及障碍物大小从而选择最佳避障路径的智能循迹避障小车。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种智能循迹避障小车，包括单片机、为系统供电的电源模块、电机驱动模块、红外循迹模块和超声波测距模块，所述红外循迹模块和超声波测距模块与单片机通信连接，所述单片机的输入端连接温度补偿模块和用于检测小车当前速度的速度检测模块，单片机的输出端连接电机驱动模块，还包括设置在小车正上方的可旋转模块，所述超声波测距模块安装在可旋转模块上用于检测障碍物大小，所述可旋转模块包括步进电机，所述步进电机的输入端与单片机的输出端连接。

所述红外循迹模块包括两个黑白线检测传感器，所述两个黑白线检测传感器分别安装在小车底部的左边和右边，小车行驶面设为白底，则用黑色胶带在白底上设置小车行驶轨迹；小车行驶面设为黑底，则用白色胶带在白底上设置小车行驶轨迹。

所述速度检测模块包括霍尔传感器和与霍尔传感器配套使用的磁钢。

所述单片机还与红外遥控模块通信连接，所述红外遥控模块包括红外接收器和用于远程控制小车停止、前进、后退、左转、右转的遥控器。

所述单片机的输出端连接报警模块，报警模块采用蜂鸣器报警。

所述单片机的输出端连接显示模块，显示模块采用LED液晶显示屏。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型中的超声波测距模块安装在可旋转模块上，当超声波测距模块检测到距其正前方的障碍物距离小于等于事先设定的安全距离时，单片机向电机驱动模块发生信号，使小车停止，避免小车损坏；单片机同时向可旋转模块发送信号，控制步进电机动作，对障碍物进行左右扫描，检测障碍物的大小，并选择最优避障路径。工作原理：首先步进电机按事先设定转速正转，可旋转模块转动从而带动其上超声波测距模块正转，检测小车右方障碍物情况，步进电机每转一个设定角度超声波测距模块测一次距离，当一直扫描到有障碍物时，超声波测距模块测到的距离不会有太大变化，当超声波测距模块测到的距离突然增大时，此时步进电机向右转过的角度即为小车向右转弯的角度，此时，单片机控制步进电机回复初始位置，然后反转，检测小车左方障碍物情况，同理，当一直扫描到有障碍物时，超声波测距模块测到的距离不会有太大变化，当超声波测距模块测到的距离突然增大时，此时步进电机向左转过的角度即为小车向左转弯的角度，单片机对右弯角度与左转弯角度进行对比分析，向电机驱动模块发送信号控制小车从转弯角度较小的一边绕过障碍物进行避障，避障路径最佳；

2、本实用新型中的两个黑白线检测传感器分别安装在小车底部的左边和右边，使用时，小车行驶面用白底，在上面用黑色胶带预设小车行驶轨迹，根据黑白检测传感器检测原理，白底和黑色胶带对红外光的吸收情况不同，确保小车沿黑色胶带轨迹线循迹行驶；

3、本实用新型中的速度检测模块包括霍尔传感器和与霍尔传感器配套使用的磁钢，将一块磁钢固定在小车的轮毂上，在小车车体上安装一个霍尔传感器，随着小车轮子的转动，磁钢也随着轮子同步转动，当车轮每转动一周时，霍尔传感器能感应到固定在车轮上磁钢发出的信号，霍尔传感器产生一个脉冲信号发送给单片机，单片机分析计算处理后，将小车行驶速度与行驶里程信息在显示模块上显示出来，方便人们得知小车运行状况，霍尔传感器具有结构简单、体积小、重量轻、安装方便等优点；

4、本实用新型中的红外遥控单元包括红外接收器和用于远程控制小车停止、前进、后退、左转、右转的遥控器，可根据需要对小车行驶状态进行远程控制，控制快捷方便；

5、本实用新型中的单片机连接报警模块，当小车距离障碍物的距离小于设定的安全距离时，单片机控制报警模块开始报警，提醒人们注意小车目前运行环境，同时，单片机向电机驱动模块发送信号，使小车停止，避免小车损坏。

附图说明

图1为本实用新型的控制原理框图。

具体实施方式

本实用新型公开了一种智能循迹避障小车，如图1所示，其包括单片机、为系统供电的电源模块、电机驱动模块、红外循迹模块、超声波测距模块和红外遥控模块，红外循迹模块、超声波测距模块和红外遥控模块与单片机通信连接，单片机的输入端连接温度补偿模块和用于检测小车当前速度的速度检测模块，单片机的输出端连接电机驱动模块，还包括设置在小车正上方的可旋转模块，超声波测距模块安装在可旋转模块上用于检测障碍物大小，可旋转模块包括步进电机，单片机的输出端连接步进电机、报警模块和显示模块。红外循迹模块包括两个黑白线检测传感器，两个黑白线检测传感器分别安装在小车底部的左边和右边，小车行驶面设为白底，在上面用黑色胶带预设小车行驶轨迹，单条黑色胶带轨迹线在小车左右黑白线检测传感器的中间，通过两个黑白线检测传感器的输出来确定小车的运行状态，根据黑白线检测传感器工作原理，黑色和白色对红外光的吸收情况不同，在小车运行过程中检测是否有黑色胶带，并将检测结果发给单片机，单片机对接收的信号进行分析处理并通过控制电机驱动模块控制小车运行状态。比如：当两个黑白线检测传感器均未检测到黑色胶带时，说明小车行驶状态正常，小车直行；当右边的黑白线检测传感器检测到黑色胶带时，说明小车左偏，小车需右转；当左边的黑白线检测传感器检测到黑色胶带时，说明小车右偏，小车需左转，红外循迹模块确保小车沿黑色胶带轨迹线循迹行驶。

超声波测距模块用于检测障碍物距离，并将检测到的障碍物距在显示模块上显示出来，显示模块采用LED液晶显示屏。当小车距离障碍物的距离小于设定的安全距离时，单片机控制报警模块开始报警，报警模块采用蜂鸣器报警，提醒人们注意小车目前运行环境，同时，单片机向电机驱动模块发送信号，控制小车停止，避免小车损坏。

同时，单片机向可旋转模块发送信号，控制步进电机动作，对障碍物进行左右扫描，检测障碍物的大小，并选择最优避障路径。工作原理：首先步进电机按事先设定转速正转，可旋转模块转动从而带动其上超声波测距模块正转，检测小车右方障碍物情况，步进电机每转一个设定角度超声波测距模块测一次距离，当一直扫描到有障碍物时，超声波测距模块测到的距离不会有太大变化，当超声波测距模块测到的距离突然增大时，说明已经检测到了障碍物的右边界，此时步进电机向右转过的角度即为小车向右转弯的角度；当超声波测距模块测到的距离突然增大的同时，单片机控制步进电机恢复初始位置，然后反转，检测小车左方障碍物情况，同理，当一直扫描到有障碍物时，超声波测距模块测到的距离不会有太大变化，当超声波测距模块测到的距离突然增大时，说明已经检测到了障碍物的左边界，此时步进电机向左转过的角度即为小车向左转弯的角度，单片机对右弯的角度与左转弯的角度进行对比分析，根据分析结果向电机驱动模块发送相应的信号，控制小车从转弯角度较小的一边绕过障碍物进行避障。

单片机的输入端连接温度补偿模块，由于超声波在传播过程中的传播速度与温度有很大的关系，故采用温度补偿模块对超声波在环境中的传播速度进行修正，温度补偿模块为成熟的现有技术，温度补偿模块将检测到的小车运行环境的当前温度发送给单片机，单片机接收到的信号后根据其内部存储的不同温度下的超声波速信息，分析出与此刻温度最为匹配超声波速，最后计算出距离，并将障碍物距离显示在显示模块上，进而保证测距精确。

速度检测模块包括霍尔传感器和与霍尔传感器配套使用的磁钢，将一块磁钢固定在小车的轮毂上，在小车车体上安装一个霍尔传感器，随着小车轮子的转动，磁钢也随着轮子同步转动，当车轮每转动一周时，霍尔传感器能感应到固定在车轮上磁钢发出的信号，霍尔传感器产生一个脉冲信号发送给单片机，单片机分析计算处理后，将小车行驶速度与行驶里程信息在显示模块上显示出来。

单片机还与红外遥控模块通信连接，红外遥控模块包括红外接收器和用于远程控制小车停止、前进、后退、左转、右转的遥控器。本实用新型结构简单、能够远程控制，能够准确测出障碍物距离、障碍物大小从而选择最佳避障路径。

Claims (6)

1.一种智能循迹避障小车，包括单片机、为系统供电的电源模块、电机驱动模块、红外循迹模块和超声波测距模块，所述红外循迹模块和超声波测距模块与单片机通信连接，所述单片机的输入端连接温度补偿模块和用于检测小车当前速度的速度检测模块，单片机的输出端连接电机驱动模块，其特征在于：还包括设置在小车正上方的可旋转模块，所述超声波测距模块安装在可旋转模块上用于检测障碍物大小，所述可旋转模块包括步进电机，所述步进电机的输入端与单片机的输出端连接。

2.如权利要求1所述的智能循迹避障小车，其特征在于：所述红外循迹模块包括两个黑白线检测传感器，所述两个黑白线检测传感器分别安装在小车底部的左边和右边，小车行驶面设为白底，则用黑色胶带在白底上设置小车行驶轨迹；小车行驶面设为黑底，则用白色胶带在白底上设置小车行驶轨迹。

3.如权利要求1所述的智能循迹避障小车，其特征在于：所述速度检测模块包括霍尔传感器和与霍尔传感器配套使用的磁钢。

4.如权利要求1所述的智能循迹避障小车，其特征在于：所述单片机与红外遥控模块通信连接，所述红外遥控模块包括红外接收器和用于远程控制小车停止、前进、后退、左转、右转的遥控器。

5.如权利要求1-4任一所述的智能循迹避障小车，其特征在于：所述单片机的输出端连接报警模块，报警模块采用蜂鸣器报警。

6.如权利要求5所述的智能循迹避障小车，其特征在于：所述单片机的输出端连接显示模块，显示模块采用LED液晶显示屏。